МАГНИТНЫЙ КЛАПАН, УЗЕЛ КОНТАКТОРА С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ МАГНИТНЫЙ КЛАПАН, И УЗЕЛ КЛАПАНА РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА Российский патент 2000 года по МПК F16K31/10 H01H3/24 

Данное изобретение относится к системам контакторов для электрических цепей и, в частности, к электромагнитному пневматическому регулирующему клапану для контактора электрической цепи.

Тяговые транспортные средства, такие как локомотивы, внедорожные транспортные средства и транспортные средства дальнего следования, обычно приводятся в движение электрическими двигателями, связанными приводной связью с колесами и/или осями этих транспортных средств. Управление такими электродвигателями требует, чтобы на транспортном средстве имелась система управления электроэнергией для подачи регулируемой электроэнергии на двигатели в соответствии с потребностями оператора по мощности или скорости. Т.к. электродвигатели обычно являются двигателями большой мощности, с рабочими токами до 1000 ампер и пиковыми рабочими напряжениями до 1000 вольт, в системах управления обычно используются высоковольтные сильноточные контакторы разного назначения. Ввиду того, что желательно размыкать и замыкать эти контакторы быстро, чтобы свести к минимуму образование дуги, а также из-за массы подвижной контактной части этих контакторов, принято использовать пневматические цилиндры или приводы для приведения в действие таких контакторов. Пневматические приводы требуют использования регулирующих клапанов для управления подачей воздуха к этим приводам.

Одной из форм регулирующего клапана, используемого в тяговых двигателях, является "магнитный клапан". Этот клапан по существу представляет собой электромагнитный соленоид, связанный с пневматическим клапаном. Пневматический клапан - это трехканальное устройство, содержащее впускной воздушный канал, выпускной воздушный канал, соединенный с приводом, и выхлопной воздушный канал, через который отводится воздух из привода. Этот клапан может регулировать подачу воздуха при номинале 80 фунтов на кв. дюйм (1,265 кг/см²).

Пневматические клапаны, используемые в магнитных клапанах, были позаимствованы из подобных клапанов, используемых в стационарных установках. Применение этих клапанов в тяговых двигателях связано с неблагоприятными внешними условиями, так, воздух, проходящий через клапан, обычно содержит загрязнения. Кроме того, адекватная подача воздуха ограничена, и клапаны, допускающие по условиям их проектирования "протечку", должны в данном случае обеспечивать лучшее уплотнение, чтобы свести к минимуму потери воздуха. При использовании более эффективных уплотнений загрязнения, которые ранее допускались, должны удаляться, чтобы защитить уплотнительные поверхности.

Одной из задач данного изобретения является создание магнитного клапана с улучшенным уплотнением и уменьшенной утечкой, а также создание магнитного клапана, обеспечивающего фильтрацию загрязнений из впускаемого воздуха.

Для решения упомянутой выше задачи разработан магнитный клапан, содержащий
электромагнитную катушку, имеющую центральный проход, предназначенный для приема полого сердечника, и имеющий пару электрических клемм, предназначенных для соединения с управляемым источником электроэнергии, причем сердечник неподвижно установлен в указанной катушке и имеет первый конец, выступающий наружу из первого конца указанной катушки,
ярмо, прикрепленное к указанному первому концу указанной катушки, причем это ярмо имеет часть, проходящую в целом вокруг внешней поверхности указанной катушки ко второму концу, противолежащему указанному первому концу указанной катушки,
поворотный якорь, связанный с возможностью поворота с указанным ярмом вблизи указанного второго конца указанной катушки, причем якорь расположен так, чтобы он притягивался к указанному второму концу указанного сердечника после возбуждения указанной катушки,
клапан, соединенный с ярмом вблизи указанного первого конца указанного сердечника и установленный соосно с этим сердечником, причем клапан включает в себя корпус, имеющий в совокупности:
впускной канал, предназначенный для соединения с источником воздуха под относительно высоким давлением,
выпускной воздушный канал, предназначенный для подачи воздуха из указанного впускного канала к пневматическому приводу,
выхлопной канал для отвода воздуха из указанного выпускного канала наружу из указанного корпуса,
воздуховод, проходящий через указанный корпус и соосный с указанным сердечником, причем воздуховод имеет первую часть с увеличенным диаметром у первого конца указанного корпуса вблизи указанного сердечника, вторую часть с увеличенным диаметром вблизи второго конца указанного корпуса, противоположного первому концу, и третью часть с уменьшенным диаметром, взаимосоединяющую указанные первую и вторую части, причем указанный впускной канал связан с указанной второй частью, указанный выпускной канал связан с указанной третьей частью и указанный выхлопной канал связан с указанной первой частью,
первое седло клапана, образованное в указанном воздуховоде в месте перехода от указанной первой части к указанной третьей части,
первое упругое уплотнение, расположенное на указанном первом седле клапана,
второе седло клапана, образованное в указанном отверстии в месте перехода от указанной второй части к указанной третьей части,
второе упругое уплотнение, расположенное на указанном втором седле клапана,
стержень клапана, проходящий через указанный полый сердечник и в указанную первую часть указанного воздуховода в указанном корпусе клапана,
средство, выполненное в виде конического элемента, оперативно связанное с указанным стержнем клапана для герметичного сопряжения с указанным первым упругим уплотнением после возбуждения указанной катушки в ответ на прижатие указанным якорем указанного стержня клапана к указанному клапану, чтобы обеспечить проход воздуха из указанного впускного канала в указанный выпускной канал,
удлинение стержня клапана, проходящее из указанной второй части указанного воздуховода через указанную третью часть, и вступающее во взаимодействие с указанным стержнем клапана, и
средство, выполненное в виде конического элемента, оперативно связанное с указанным удлинением стержня клапана для герметичного сопряжения с указанным вторым упругим уплотнением после снятия возбуждения с указанной катушки, чтобы отсоединить указанный впускной канал от указанного выпускного канала и одновременно соединить указанный выпускной канал с указанным выхлопным каналом, а также
магнитный клапан, содержащий корпус клапана, имеющий впускной канал, предназначенный для соединения с источником воздуха под относительно высоким давлением, выпускной воздушный канал для подачи воздуха из указанного впускного канала к пневматическому приводу выхлопной воздушный канал, предназначенный для выпуска воздуха из указанного выхлопного канала наружу из указанного корпуса клапана, и воздуховод, проходящий через указанный корпус, причем воздуховод имеет первую часть с увеличенным диаметром у первого конца указанного корпуса, вторую часть с увеличенным диаметром вблизи второго конца указанного корпуса, расположенную напротив указанного первого конца, и третью часть с уменьшенным диаметром, взаимосвязывающую указанные первую и вторую части, причем указанный впускной канал связан с указанной второй частью, указанный выпускной канал связан с указанной третьей частью и указанный выхлопной канал связан с указанной первой частью,
первое седло клапана, образованное в указанном воздуховоде в месте перехода от указанной первой части к указанной третьей части, причем первое седло клапана включает в себя первое упругое уплотнение,
второе седло клапана, образованное в указанном воздуховоде в месте перехода от указанной второй части к указанной третьей части, причем второе седло клапана включает в себя другое упругое уплотнение,
стержень клапана, проходящий в указанную первую часть указанного воздуховода в указанном корпусе клапана для выборочного герметичного сопряжения с указанным первым упругим уплотнением, чтобы пропустить воздух из указанного впускного канала в указанный выпускной канал, причем указанный стержень клапана имеет первый конец для герметичного сопряжения с указанным уплотнением, содержащий конический элемент, образованный на указанном первом конце и имеющий угол от 50 до 65 градусов относительно оси указанного стержня клапана,
удлинение стержня клапана, проходящее из указанной второй части указанного воздуховода через указанную третью часть и вступающее во взаимодействие с указанным стержнем клапана, причем удлинение стержня клапана имеет элемент седла клапана для взаимодействия с уплотнением, содержащее конический элемент, образованный под углом от 50 до 65 градусов относительно продольной оси указанного удлинения стержня клапана, и
средство, выполненное в виде конического элемента, оперативно связанное с указанным удлинением стержня клапана для выборочного герметичного сопряжения с указанным другим упругим уплотнением, чтобы отсоединить указанный впускной канал от указанного выпускного канала и одновременно соединить указанный выпускной канал с указанным выхлопным каналом.

В качестве примера изобретение может быть использовано для управления электрическим контактором для локомотивов с использованием магнитных клапанов для управления работой пневматического привода контактора. Этот магнитный клапан содержит корпус клапана, имеющий впускной канал, связанный с источником воздуха под относительно высоким давлением, пригодным для приведения в действие пневматического привода. Выпускной канал корпуса клапана связан с приводом. Клапан также содержит катушку, охватывающую полый сердечник. Стержень клапана проходит через сердечник и вблизи подвижного якоря, установленного с возможностью поворота на одном конце электромагнита. На противоположном конце электромагнита сердечник снабжен выступающим наружу в радиальном направлении фланцем, удаленным по оси от соседнего края обмотки.

Корпус клапана связан с электромагнитом через L-образное ярмо, содержащее первый стержень, расположенный между корпусом клапана и катушкой, причем в этом стержне имеется паз, который проходит вокруг выступающего конца сердечника и лежит на фланце. Корпус клапана имеет выемку для приема фланца, причем фланец вдавливается в эту выемку за счет прикрепления этого стержня ярма к корпусу клапана. Второй стержень ярма проходит около катушки к первому концу электромагнита с якорем, прикрепленным с возможностью поворота к второму стержню у первого конца. Стержень клапана проходит через полый сердечник и в корпус клапана.

Корпус клапана выполнен с отверстием, проходящим через него и соосным с полым сердечником катушки. Первая часть отверстия находится у первого конца корпуса, расположенного рядом с фланцем сердечника, и имеет диаметр больше диаметра стержня клапана. Вторая часть отверстия находится у противоположного конца корпуса клапана и также имеет увеличенный диаметр. Между первой и второй частями находится третья часть, диаметр которой меньше диаметра стержня клапана. Первое седло клапана образовано на стыке первой и третьей частей, а второе седло клапана образовано на стыке второй и третьей частей. На каждом седле клапана расположены упругие уплотнения.

Конец стержня клапана в корпусе клапана имеет тупоугольную коническую форму для посадки на первом седле клапана. Удлинение стержня клапана выступает от стержня клапана через третью часть и заканчивается во второй части на участке с увеличенным диаметром. Этот участок имеет тупоугольную коническую форму, обращенную ко второму седлу клапана, и подпружинен к стержню клапана так, что он нормально герметизирует вторую часть от первой и третьей частей отверстия.

Впускной канал открывается во вторую часть отверстия, выпускной канал - в третью часть, а выхлопной канал - в первую часть. Когда магнитный клапан приводится в действие, стержень клапана располагается на первом седле клапана и отталкивает участок на удлинении стержня клапана от второго седла клапана, позволяя воздуху проходить от впускного канала к выпускному, а значит и к приводу контактора. Когда питание снимается с магнитного клапана, удлинение стержня клапана перемещается к уплотнению катушки на втором седле клапана, отталкивая при этом стержень клапана от первого седла. Затем воздух проходит от выпускного канала к выхлопному каналу, позволяя приводу контактора изменить состояние.

Узел фильтра оперативно связан с корпусом клапана для фильтрации воздуха, поступающего в корпус клапана, чтобы защитить уплотнения и пневматический привод. В одном варианте узел фильтра расположен во второй части отверстия и содержит трубчатый фильтр, имеющий противолежащие торцевые крышки для опоры. Одна торцевая крышка содержит центральное отверстие, через которое проходит удлинительный элемент стержня клапана. Открытый конец второй части имеет резьбу для приема торцевой крышки, чтобы закрыть вторую часть и зафиксировать фильтр на своем месте. В другом варианте узел фильтра состоит из встроенного узла, расположенного между корпусом клапана и источником рабочего воздуха. Встроенный узел фильтра содержит соединительный элемент для вставления во впускной канал; экранирующий узел, расположенный в этом соединительном элементе; муфту, присоединяемую к соединительному элементу винтовую пружину, расположенную в муфте для фиксации экранирующего узла в соединительном элементе, и переходник, соединенный через резьбу с муфтой и взаимодействующий с пружиной, при этом переходник имеет впускное отверстие для соединения с источником воздуха.

Изобретение поясняется ниже на примерах его выполнения, иллюстрируемых чертежами, на которых показано следующее:
фиг. 1 - узел электрического контактора, приводимого в действие пневматическим приводом, управляемым магнитным клапаном согласно данному изобретению;
фиг. 2 - вид магнитного клапана по фиг. 1 в поперечном сечении;
фиг. 3 - детальный вид сердечника для использования в клапане по фиг. 2;
фиг. 4 - детальный вид узла фильтра для использования с клапаном по фиг. 2;
фиг. 5 - частичное поперечное сечение другого варианта выполнения узла фильтра для использования с этим магнитным клапаном.

На фиг. 1 показан узел контактора 10, в котором применяется пневматический привод 12, работой которого управляет узел магнитного клапана 14. Узел контактора 10 относится к классу высоковольтных сильноточных контакторов, обычно используемых в электрических транспортных средствах с тяговыми двигателями для регулирования подачи электроэнергии при высоких уровнях тока и напряжения на схемы двигателей и другое оборудование, установленное на таких транспортных средствах. Узел контактора 10 содержит два электрических вывода 16 и 18, которые могут присоединяться соответственно к кабелям электропитания или ламелям шин в системе электропитания транспортного средства. Вывод 16 изолированно смонтирован на узле и соединен с сильноточным кабелем 20 через болтовое соединение 22. Кабель 20 соединен с первым контактным наконечником 24, который способен перемещаться под действием работы привода 12. Контактный наконечник 24 связан через изолятор 26 с поворотным соединением 28 на рычаге 30 контактора. Поворотное соединение 28 может содержать стержень с головкой 32, проходящий через соосные отверстия в изоляторе 26 и контактном рычаге 30 с шплинтом 34, проходящим через отверстие в стержне 32 для фиксации его в собранном положении. Контактный рычаг 30 также прикреплен с возможностью поворота к узлу контактора на оси 36, подобной оси 32, шплинтом 38, фиксирующем ось 36 на месте. Другой конец контактного рычага 30 связан со стержнем, 40, выходящим из пневматического привода 12. Конец рычага 30, обозначенный в целом позицией 30А, связан с возможностью поворота со стержнем 40 за счет другого стержня 42 и фиксирующего шплинта 44.

Из этого следует, что когда стержень 40 приводится в действие, чтобы переместиться вертикально вниз, как показано на фиг. 1, контактный рычаг 30 будет поворачиваться вокруг стержня 36, заставляя контакт 24 поворачиваться против часовой стрелки к сопряженному контактному наконечнику 46. Контактный наконечник 46 связан через кабель 48 с выводом 18, так что замыкание контактных наконечников 24 и 46 обеспечивает протекание тока через контактор между выводами 16 и 18. Контактный наконечник 24 установлен с возможностью поворота на контактном рычаге 30, так что он может осуществлять скользящее перемещение во время замыкания и размыкания контактных наконечников, что позволяет предотвращать их сваривание в условиях высокого тока. Контактный наконечник 24 поворачивается вокруг оси 32 и удерживается на месте пружиной 50, помещенной между контактным рычагом 30 и изолятором 26. Механический упор (не показан) предотвращает поворот контактного наконечника 24 вокруг оси 32 далее положения, показанного на фиг. 1. Привод 12 содержит пневматический цилиндр, имеющий внешний корпус 56 с внутренней полостью, содержащей винтовую пружину 58, окружающую приводной стержень 40 с диафрагмой 60, расположенной над винтовой пружиной и прикрепленной к стержню за счет прижатия к верхнему концу пружины 58 через плоскую пластину 52 с помощью гайки 62, которая через резьбовое соединение связана с верхним концом стержня 40. Верхний резьбовой конец стержня 40 имеет меньший диаметр, чем часть без резьбы, и таким образом образует седло 54 для пластины 52. Верхняя пластина 55 распределяет усилие гайки 62, в результате чего диафрагма 60 увеличенного размера образует вогнутую наружную периферийную часть 57, улучшая герметизацию. На дне корпуса 62 имеется канал для прохода стержня 40. Рядом с верхней частью корпуса 56 имеется впускное отверстие 64 для воздуха, которое связано через трубку 66 с магнитным клапаном 14. Магнитный клапан 14 связан с опорным держателем 68, который присоединен болтами 70 к узлу 10 вблизи основания привода 12.

Узел магнитного клапана 14 содержит опорный блок 72, который прикреплен к держателю 68 болтами 74, проходящими через отверстия в корпусе клапана 76 и в резьбовое соединение с держателем 68. Кроме корпуса клапана 76 узел магнитного клапана 14 содержит электромагнитную катушку 80, имеющую полый центральный сердечник 82, выполненный из магнитного материала, и немагнитный стержень 84 клапана, проходящий через полый магнитный сердечник 82. Катушка содержит две электрические клеммы 86 для подвода электроэнергии к катушке, чтобы управлять магнитным клапаном. Узел магнитного клапана также включает L-образное ярмо 88, один стержень которого расположен между катушкой 80 и корпусом клапана 76, в второй стержень проходит до точки, расположенной рядом с противоположным концом катушки 80. Поворотный якорь 90 присоединен к ярму 88 у этого противоположного конца катушки 80 и удерживается на месте направляющей 92 якоря.

Когда энергия поступает на узел катушки 80 узла магнитного клапана 14, магнитное поле, создаваемое катушкой, притягивает якорь 90 к сердечнику 82, заставляя его нажимать на стержень 84 клапана. Когда стержень 84 клапана прижат, он действует на корпус клапана 76, разрешая воздуху проходить через корпус клапана, начиная с впускного канала 78 опорный блок 72 и трубку 66 к верхнему концу привода 12. Воздух, поступающий над диафрагмой 60, отжимает диафрагму вниз, увлекая вместе с ней стержень 40 и вызывая поворот контактного рычага 30 вокруг стержня 36. Поворотное движение контактного рычага 30 соединяет контактный наконечник 24 с контактным наконечником 46, замыкая таким образом электрическую цепь.

На фиг. 2 показано поперечное сечение магнитного клапана 14. В узле магнитного клапана 14 катушка 80 снабжена центральным отверстием, через которое проходит с возможностью скольжения равномерно круглый, полый магнитный стержень 82. Как показано на фиг. 3, сердечник 82 содержит первый конец 82А, имеющий расположенный по окружности паз 98, в котором может быть размещено обычное пружинящее стопорное кольцо 100 (фиг. 2). Второй противоположный конец 82В имеет выступающий наружу в радиальном направлении фланец 102 и суженное удлинение 104, содержащее паз 106. Как показано на фиг. 2, фланец 102 имеет сопряжение с выемкой 108 в первой поверхности 110 корпуса клапана 76, хотя предпочтительно, чтобы глубина выемки 108 была немного меньше толщины фланца 102, чтобы фланец 102 выступал над поверхностью 110. Удлинение 104 входит в первую часть 112, имеющую увеличенный диаметр, воздуховода 114, проходящего через корпус клапана 76, соосного с сердечником 82. Наружная поверхность удлинения 104 сопряжена с возможностью скольжения с внутренней поверхностью части 112. При правильной сборке паз 106 сьюстирован с выхлопным воздушным каналом 116, так что канал 116 не блокируется удлинением 104.

Воздуховод 114 заканчивается в другой части 118, имеющей увеличенный диаметр, на противоположном конце корпуса клапана 76. Третья часть 120 воздуховода 114 имеет диаметр меньше, чем диаметр любой из частей 112 или 118. Кроме того, диаметр части 118 больше диаметра части 112, но содержит кольцевую выемку 122, окружающую часть 120 на ее пересечении с частью 118, при этом выемка 122 имеет приблизительно такой диаметр, как часть 112. В месте перехода от части 112 к части 120 изменение диаметра создает седло 124 клапана, на котором размещено упругое уплотнение 126. Подобным же образом в месте перехода от части 120 к выемке 122 изменение диаметра создает еще одно седло 128 клапана, на котором размещено другое уплотнение 130. Уплотнение 126 и 130 могут быть выполнены в виде обычного кольца из эластомерного материала, такого как, например, резина, неопрен или другой полимер.

На стороне уплотнения 126 стержень 84 клапана выполнен в виде усеченного конуса, причем наклонные стороны конуса образуют угол от 50 до 65 градуса относительно продольной оси стержня. Было обнаружено, что такие углы обеспечивают хорошую герметизацию, когда стержень 84 прижимается к уплотнению 126, за счет создания радиального и осевого давления на уплотнение 126, чтобы посадить уплотнение 126 на седло 124 при минимальном радиальном усилии во избежании нарушения уплотнения. Усеченная форма создается центральным отверстием, высверленным в стержне 84 клапана на заданную глубину. Удлинительный элемент 132 стержня клапана имеет часть 134 с уменьшенным диаметром, свободно проходящую в воздуховоде 118, и сопряжен с возможностью скольжения с центральным отверстием в стержне 84 клапана с одной стороны. Противоположный конец элемента 132 заканчивается в элементе 136 седла клапана, имеющем увеличенный диаметр. В месте соединения с частью 134 образован элемент 136 такой же конической формы, как и образующий седло клапана, конец стержня 84, так что элемент 136 может опираться на седло 130. Глубина центрального отверстия в стержне 84 и длина удлинительного элемента 132 выбираются таким образом, что герметизация у одного из седел 124 или 128 обеспечивала открытый канал у другого седла. Как показано, корпус клапана 76 имеет кроме выхлопного канала 116 впускной воздушный канал 138 и выпускной воздушный канал 140. Канал 138 сообщается с частью 118 воздуховода, а канал 140 - частью 120 воздуховода. Когда стержень 84 клапана располагается на уплотнении 126, впускной воздушный канал 138 соединяется с выпускным каналом 140 через части 118 и 120 воздуховода через открытое уплотнение на удлинительном элементе 132. И наоборот, когда элемент 132 располагается на уплотнении 130, выпускной воздушный канал 140 соединяется с выхлопным каналом 116.

Удлинительный элемент 132 прижимается к стержню 84 клапана под действием конической винтовой пружины 142, конец малого диаметра которой удерживается с удлинительным элементом 136. Удлинительный элемент 136 имеет небольшой хвостовик 144, который посажен в пружину 142 для предотвращения соскальзывания пружины с элемента 136. Внешний конец части 118 воздуховода снабжен резьбой для приема сопряженной пробки 146, снабженной резьбой, которая закрывает этот проход и одновременно прижимает пружину 142 к элементу 136. Пробка 146 также содержит хвостовик 148 для центровки пружины 142. Между пробкой 146 и корпусом 76 размещена прокладка 177 для герметизации воздуха.

Корпус 76 клапана скрепляется с катушкой 80 прежде всего за счет установки сердечника 82 фланцем 102 в выемку 108, при этом паз 106 юстируется относительно выхлопного канала 116. Затем ярмо 88 помещается над сердечником 82, причем элемент 88 содержит отверстие, которое достаточно велико, чтобы пропустить основную часть сердечника, но не фланец 102. Винты 103 используются для присоединения сердечника 82 к корпусу клапана 76 таким образом, чтобы ярмо прижимало фланец 102 в выемку 108. Т.к. фланец 102 толще, чем глубина выемок 108, фланец сердечника предварительно нагружен относительно корпуса клапана 76. После этого прокладку 105 из эластомера размещают над сердечником 82, располагая ее на поверхности ярма 88 против фланца 102. Затем катушку 80 надевают на сердечник 82 и устанавливают на прокладке 105. Катушку 80 прижимают, обеспечивая достаточное сжатие прокладки 105, чтобы открыть паз 98 в сердечнике 82. Пружинящее стопорное кольцо 100 вставляют в углубление 98, чтобы зафиксировать катушку 80 в этом собранном положении. Стержень 84 клапана пропускают в проход через полый сердечник 82, держатель или направляющую 92 якоря собирают с якорем 90 и крепят винтами или болтами 107 на ярме 88.

Отдельным признаком изобретения является узел фильтра 150, который установлен в части 118 воздуховода. Узел 150 содержит трубчатый фильтр 152, предпочтительно выполненный из металлической сетки размером около 30 меш при диаметре проволоки приблизительно 0,012 дюймов (0,30 см). На каждом конце фильтра имеется кольцевая торцевая крышка 154, 156 (см. фиг. 4) для предохранения фильтра от радиальной осадки. Размер узла 150 по оси такой, чтобы можно было разместить его между пробкой 146 и дном части 118 воздуховода. Кольцевые торцевые крышки 152, 154 обеспечивают прохождение через них удлинительного элемента 136 и пружины 142. Узел фильтра 150 удаляет загрязнения, всасываемые в воздушную систему тягового транспортного средства, такого как локомотив, и предотвращает загрязнение ими уплотнений в корпусе клапана и попадание загрязнений в узел привода 12, где они могут повредить стенки цилиндра 56 и привести к отказу системы контактора 10.

В ряде применений желательно обеспечить фильтрацию воздуха, поступающего во впускной воздушный канал до того, как воздух попадет в клапан. Это может иметь место, например, в системах, использующих известные клапаны, не содержащие узла фильтра 150 в качестве составного элемента. С этой целью данное изобретение предусматривает использование встроенного в линию узла фильтра 160, частичное поперечное сечение которого показано на фиг. 5. Узел 160 содержит охватываемый соединительный элемент 162 для резьбового соединения во впускном канале 138. Накидная муфта 164 установлена на резьбе на соединительном элементе 162, а переходник 166 на резьбе ввинчен в другой конец муфты 164. Узел фильтрующего элемента 168 установлен внутри соединительного элемента 162. Узел 168 содержит трубчатый фильтр 170 с сужающимся выпускным концом 172, образуя таким образом приблизительно коническую форму фильтра. Впускной конец фильтра 170 прикреплен к кольцевому фланцу 174. Винтовая пружина 176 размещена в муфте 164 и имеет диаметр, обеспечивающий взаимодействие с фланцем 174. Переходник 166 прижимает на противоположном конце пружину 176, приводя ее в контакт с фланцем 174. Пружина 176 выбирается таким образом, чтобы обеспечить эффективную посадку фланца 174 относительно внутреннего фланца муфты 164, когда переходник 166 находится в собранном, соединенном резьбой положении, чтобы предотвратить обход загрязнениями узла 168.

Несмотря на то, что изобретение было описано в предпочтительном варианте, специалистам в данной области могут быть очевидны многие варианты и модификации. Поэтому предполагается, что данное изобретение не ограничивается данным конкретным вариантом, а толкуется в полном объеме прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к системам контакторов для электрических цепей. Узел контактора содержит пневматический привод, связанный приводной связью с контактным рычагом для размыкания и замыкания по меньшей мере одной пары контактных наконечников, а также содержит магнитный клапан, установленный между источником рабочего воздуха под давлением и пневматическим приводом. Клапан содержит впускной воздушный канал, выпускной воздушный канал и выхлопной воздушный канал. Упругие клапанные седла установлены в клапане для герметичного сопряжения с металлическими седлами на отделяемом стержне клапана. Для фильтрации воздуха в одном варианте узел фильтра выполнен как одно целое с клапаном. В другом варианте воздушный фильтр, встроенный в линию, связан с впускным каналом. Техническим результатом является создание магнитного клапана с улучшенным уплотнением и уменьшенной утечкой. 2 с. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Магнитный клапан, содержащий электромагнитную катушку, имеющую центральный проход, предназначенный для приема полого сердечника, и пару электрических клемм, предназначенных для соединения с управляемым источником электроэнергии, причем сердечник неподвижно установлен в указанной катушке и имеет первый конец, выступающий наружу из первого конца указанной катушки, ярмо, прикрепленное к указанному первому концу указанной катушки, причем это ярмо имеет часть, проходящую в целом вокруг внешней поверхности указанной катушки ко второму концу, противолежащему указанному первому концу указанной катушки, поворотный якорь, связанный с возможностью поворота с указанным ярмом вблизи указанного второго конца указанной катушки, причем якорь расположен так, чтобы он притягивался к указанному второму концу указанного сердечника после возбуждения указанной катушки, клапан, соединенный с ярмом вблизи указанного первого конца указанного сердечника и установленный соосно с этим сердечником, причем клапан включает в себя корпус, имеющий в совокупности впускной канал, предназначенный для соединения с источником воздуха под относительно высоким давлением, выпускной воздушный канал, предназначенный для подачи воздуха из указанного впускного канала к пневматическому приводу, выхлопной канал для отвода воздуха из указанного выпускного канала наружу из указанного корпуса, воздуховод, проходящий через указанный корпус и соосный с указанным сердечником, причем воздуховод имеет первую часть с увеличенным диаметром у первого конца указанного корпуса вблизи указанного сердечника, вторую часть с увеличенным диаметром вблизи второго конца указанного корпуса, противоположного первому концу, и третью часть с уменьшенным диаметром, взаимосвязывающую указанные первую и вторую части, причем указанный впускной канал связан с указанной второй частью, указанный выпускной канал связан с указанной третьей частью и указанный выхлопной канал связан с указанной первой частью, первое седло клапана, образованное в указанном воздуховоде в месте перехода от указанной первой части к указанной третьей части, первое упругое уплотнение, расположенное на указанном первом седле клапана, второе седло клапана, образованное в указанном воздуховоде в месте перехода от указанной второй части к указанной третьей части, второе упругое уплотнение, расположенное на указанном втором седле клапана, стержень клапана, проходящий через указанный полый сердечник и в указанную первую часть указанного воздуховода в указанном корпусе клапана, средство, выполненное в виде конического элемента, оперативно связанное с указанным стержнем клапана для герметичного сопряжения с указанным первым упругим уплотнением после возбуждения указанной катушки в ответ на прижатие указанным якорем указанного стержня клапана к указанному клапану, чтобы обеспечить проход из указанного впускного канала в указанный выпускной канал, удлинение стержня клапана, проходящее из указанной второй части указанного воздуховода через указанную третью часть и вступающее во взаимодействие с указанным стержнем клапана, и средство, выполненное в виде конического элемента, оперативно связанное с указанным удлинением стержня клапана для герметичного сопряжения с указанным вторым упругим уплотнением после снятия возбуждения с указанной катушки, чтобы отсоединить указанный впускной канал от указанного выпускного канала и одновременно соединить указанный выпускной канал с указанным выхлопным каналом. 2. Магнитный клапан по п.1, отличающийся тем, что включает в себя узел фильтра, расположенный в указанной второй части воздуховода для фильтрации воздуха, поступающего в указанный выпускной канал. 3. Магнитный клапан по п.2, отличающийся тем, что узел фильтра содержит в основном трубчатый фильтр, имеющий пару торцевых крышек для сохранения трубчатой формы этого фильтра, причем по меньшей мере одна из этих торцевых крышек имеет центральное отверстие для прохода через нее указанного удлинения стержня клапана. 4. Магнитный клапан по п.3, отличающийся тем, что первое и второе упругие уплотнения выполнены каждое в виде кольца. 5. Магнитный клапан по п.1, отличающийся тем, что средство, оперативно связанное со стержнем клапана для герметичного сопряжения с уплотнением, содержит конический элемент, образованный на конце стержня клапана, при этом конический элемент имеет угол от 50 до 65^o относительно оси указанного стержня клапана. 6. Магнитный клапан по п.3, отличающийся тем, что указанная вторая часть указанного воздуховода проходит через указанный второй конец указанного корпуса и включает в себя крышку, съемно установленную на втором конце для герметизации этой второй части. 7. Магнитный клапан по п.6, отличающийся тем, что указанная вторая часть имеет резьбу по меньшей мере рядом с указанным вторым концом, причем крышка предназначена для ввинчивания в указанную вторую часть. 8. Магнитный клапан по п.1, отличающийся тем, что включает в себя фланец, образованный по окружности вокруг указанного первого конца сердечника и смещенный по оси от катушки, выемку, образованную в поверхности указанного корпуса клапана, для приема этого фланца. 9. Магнитный клапан по п.8, отличающийся тем, что указанный фланец выполнен с толщиной в осевом направлении больше глубины указанной выемки для создания условия предварительной нагрузки между указанным ярмом и указанным корпусом. 10. Магнитный клапан, содержащий корпус клапана, имеющий впускной канал, предназначенный для соединения с источником воздуха под относительно высоким давлением, выпускной воздушный канал для подачи воздуха из указанного впускного канала к пневматическому приводу, выхлопной воздушный канал, предназначенный для выпуска воздуха из указанного выхлопного канала наружу из указанного корпуса клапана, и воздуховод, проходящий через указанный корпус, причем воздуховод имеет первую часть с увеличенным диаметром у первого конца указанного корпуса, вторую часть с увеличенным диаметром вблизи второго конца указанного корпуса, расположенную напротив указанного первого конца, и третью часть с уменьшенным диаметром, взаимосвязывающую указанные первую и вторую части, причем указанный впускной канал связан с указанной второй частью, указанный выпускной канал связан с указанной третьей частью и указанный выхлопной канал связан с указанной первой частью, первое седло клапана, образованное в указанном воздуховоде в месте перехода от указанной первой части к указанной третьей части, причем первое седло клапана включает в себя первое упругое уплотнение, второе седло клапана, образованное в указанном воздуховоде в месте перехода от указанной второй части к указанной третьей части, причем второе седло клапана включает в себя второе упругое уплотнение, стержень клапана, проходящий в указанную первую часть указанного воздуховода в указанном корпусе клапана для выборочного герметичного сопряжения с указанным первым упругим уплотнением, чтобы пропустить воздух из указанного впускного канала в указанный выпускной канал, причем указанный стержень клапана имеет первый конец для герметичного сопряжения с указанным уплотнением, содержащий конический элемент, образованный на указанном первом конце и имеющий угол от 50 до 65^o относительно оси указанного стержня клапана, удлинение стержня клапана, проходящее из указанной второй части указанного воздуховода через указанную третью часть и вступающее во взаимодействие с указанным стержнем клапана, причем удлинение стержня клапана имеет элемент седла клапана для взаимодействия с уплотнением, содержащее конический элемент, образованный под углом от 50 до 65^o относительно продольной оси указанного удлинения стержня клапана, и средство выполненное в виде конического элемента, оперативно связанное с указанным удлинением стержня клапана для выборочного герметичного сопряжения с указанным вторым упругим уплотнением, чтобы отсоединить указанный впускной канал от указанного выпускного канала и одновременно соединить указанный выпускной канал с указанным выхлопным каналом. 11. Магнитный клапан по п.10, отличающийся тем, что включает в себя устройство для удаления по меньшей мере части загрязнений, превышающих определенный размер, из воздуха, входящего в указанный впускной канал, причем это устройство содержит первый соединительный элемент, предназначенный для соединения с впускным каналом, узел трубчатого фильтра, имеющий открытый конец и закрытый конец, кольцевой фланец, прикрепленный к открытому концу и предназначенный для предотвращения прохождения узла фильтра через соединительный элемент, муфту, прикрепленную к соединительному элементу, и винтовую пружину, расположенную в муфте и взаимодействующую с фланцем узла фильтра, переходник, соединенный с возможностью регулирования с муфтой и имеющий поверхность для взаимодействия с пружиной для приведения пружины в контакт с фланцем, причем этот переходник выполнен с возможностью соединения с источником воздуха для обеспечения прохождения воздуха через узел фильтра перед поступлением в магнитный клапан. 12. Магнитный клапан по п. 11, отличающийся тем, что соединительный элемент выполнен с внешней резьбой, муфта выполнена с внутренней резьбой, а переходник имеет внешнюю резьбу для резьбового соединения с этой муфтой и внутреннюю резьбу для соединения с источником воздуха. 13. Магнитный клапан по п.10, отличающийся тем, что включает в себя узел фильтра, расположенный в указанной второй части указанного воздуховода для фильтрации воздуха, поступающего в указанный выпускной канал. 14. Магнитный клапан по п.13, отличающийся тем, что узел фильтра содержит в основном трубчатый фильтр, имеющий пару торцевых крышек для сохранения трубчатой формы указанного фильтра, причем по меньшей мере одна из указанных торцевых крышек имеет центральное отверстие для прохождения через него указанного удлинения стержня клапана. 15. Магнитный клапан по п.11, отличающийся тем, что указанные первое и второе упругие уплотнения выполнены каждое в виде кольца.